(57)【要約】【課題】  空間音響符号化の先行技術方法において、チャンネル分離のステップにおいて用いられるオールパスフィルタは信号の特性に関わらずスペクトルバンドごとに固定されている。これは、潜在的に支配的なトーナリティ特性をもった信号の過度の共振を引き起こす。【解決手段】  本発明はダウンミックス信号においてトーナリティ等の信号特性を検出することを提案し、反響を維持もしくは抑制するというオールパスフィルタの応答を調整する。【選択図】        図５
2007025290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチチャンネル音響符号化のチャンネル分離において用いられ、ダウンミックス信号から無相関信号を生成するオールパスフィルタを制御する装置であって、
（ａ）前記ダウンミックス信号のトーナリティを検出して、前記ダウンミックス信号のトーナリティを示すパラメータを生成し、
（ｂ）前記パラメータにローパスフィルタ処理を施して、ローパスパラメータを生成し、
（ｃ）トーナリティが高いときには、残響を減らすために、前記ローパスパラメータを備えたオールパスフィルタを適用する
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
マルチチャンネル音響符号化のチャンネル分離において用いられ、ダウンミックス信号から無相関信号を生成するオールパスフィルタを制御する装置であって、
（ａ）前記ダウンミックス信号のトーナリティを検出して、前記ダウンミックス信号のトーナリティを示すパラメータを生成し、
（ｂ）前記ダウンミックス信号の非定常性を検出して、非定常性インジケータを生成し、
（ｃ）非定常性な部分が存在しない場合は、前記パラメータにローパスフィルタ処理を施して、ローパスパラメータを生成し、
（ｄ）トーナリティが高いときには、残響を減らすために、前記元のパラメータもしくは前記ローパスフィルタのどちらかを備えたオールパスフィルタを適用する
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
マルチチャンネル音響符号化のチャンネル分離において用いられ、ダウンミックス信号から無相関信号を生成するオールパスフィルタを制御する装置であって、
（ａ）マルチチャンネル音響符号化処理時に導出された、トーナリティパラメータを取得し、
（ｂ）前記パラメータにローパスフィルタ処理を施して、ローパスフィルタを生成し、
（ｃ）トーナリティが高いときには、残響を減らすために、前記ローパスパラメータを備えたオールパスフィルタを適用する
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
前記パラメータは前記ダウンミックス信号の異なったスペクトル領域におけるトーナリティを示し、それぞれパラメータは、同一のスペクトル領域に対応する前記オールパスフィルタに適用される
ことを特徴とする請求項１および２記載の方法。
【請求項５】
前記非定常性インジケータは、前記ダウンミックス信号の異なったスペクトル領域における非定常性を示す
ことを特徴とする請求項２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、MPEG（Moving Picture Expert Group）（非特許文献１参照）によって標準化されている、MPEG4 Audio Extension 2 技術である「パラメトリックステレオ符号化」、非特許文献２に記載されている「空間音響符号化」（非特許文献２参照）等の、既存の空間音響符号化技術における音質を改善する装置を提供する。空間音響符号化技術のいくつかの重要な応用には、音響放送、ホームシアターシステム、車載音響システム、および電子ゲームシステムがある。
【非特許文献１】ISO/IEC 14496-3 AMD2
【非特許文献２】118th AES Convention, Barcelona, Spain, 2005, Convention Paper    6447
【背景技術】
【０００２】
本発明は、空間音響符号化に関するものである。図１は、空間音響符号化の基本原理を説明する図である。符号化処理において、音響信号はフレームごとに処理される。左右のチャンネルであるＬおよびＲは、Ｍ＝（Ｌ＋Ｒ）／２を生成するために、（１００）においてダウンミックスされる。Ｌ、ＲおよびＭは、バイノーラルキューの組を生成するために、バイノーラルキュー検出モジュール（１０２）によって処理される。一方、ＬおよびＲのスペクトル表示の平均をとることによって、スペクトル変換後に、ＭをＬおよびＲから生成することができる。バイノーラルキューは、スペクトルバンドごとにＬ、ＲおよびＭの表示を比較することによって算出される。音響エンコーダ（１０４）は、Ｍ信号を符号化して、圧縮された符号化列を生成する。この音響エンコーダの例としては、MP3やAACがある。バイノーラルキューは、完全な符号列を形成するために、（１０６）において、量子化され、圧縮されたＭに多重化される。
【０００３】
バイノーラルキューは、チャンネル間レベル／強度差（IID）およびチャンネル間コヒーレンス／相関性（ICC）である。ICCキューが二つの信号間（この場合、左右のチャンネル）の類似性を測るのに対し、IIDキューは相対的な信号力を測る。一般に、レベル／強度キューは音のバランス／定位を制御するが、コヒーレンス／相関性キューは音の幅／拡散性を制御する。これらは共に聴き手が聴覚的情景を頭の中で構成するのを助ける空間パラメータである。最新の先行技術方法において、音響スペクトルは、通常複数の「バンド」からなるグループに区分されており、バイノーラルキューの組はそれぞれのバンドにおいて算出される。先行技術において、「バイノーラルキュー」と「空間パラメータ」という用語はしばしば互換性をもって用いられる。
【０００４】
復号化処理において、逆多重化装置（１０８）は、バイノーラルキュー情報から、Ｍの符号化列を分離する。Ｍの符号化列は、ダウンミックス信号Ｍを復元するために、音響デコーダ（１１０）によって復号化される。ダウンミックス信号と逆量子化バイノーラルキューは、ダウンミックス信号からステレオ信号を復元するために、ステレオ合成モジュール（１１２）によって処理される。これらダウンミックス信号から元の２つの信号を復元する処理は、後で説明する「チャンネル分離技術」を伴う。
【０００５】
上記の例は、エンコーダにおいてどのように二つの信号を１つのダウンミックス信号と空間パラメータの組で表すことができ、空間パラメータとダウンミックス信号を処理することによって、デコーダにおいてどのようにダウンミックス信号を２つの信号に分離することができるのかを説明するにすぎない。その技術は、音響の２より多いチャンネル（例えば、５．１の音源からの６つのチャンネル）を、符号化処理時に１つもしくは２つのダウンミックスチャンネルに圧縮することもでき、復号化処理において復元することができる。図２における６チャンネルの例を参照すると、ここで重要となるのは、マルチステージの方法では、毎回、チャンネル分離モジュール（２００）において１つの中間ダウンミックス信号を２つの中間ダウンミックス信号に分離する、同一の分離処理を施すことである。上記処理は単一信号を取得するまで再帰的に繰り返される。Ｌf、Ｒf、Ｌs、Ｒs、Ｃ、およびＬＦＥは、それぞれ左前、右前、左横、右横、中央、および低周波数を示す。
【０００６】
図３は、チャンネル分離モジュール（３００）の原理を説明する図である。入力ダウンミックス信号Ｍは、無相関信号Ｍrevを生成するために、オールパスフィルタ（３０１）によって処理される。聴覚で比較すると、ＭとＭrevは「相互にインコヒーレント」であるとみなされる。ＭrevもまたＭと同じエネルギーを有し、まるで音が広がっているかのような幻覚を作り出す有限時間における残響によってしばしば特徴付けられる。上記２つの信号は、分離信号ＬおよびＲを導出するために、（３０３）において、いくつかのミキシング係数であるＣL、ＣR、ＡおよびＢとミキシングされる。このミキシング係数は、（３０２）において、意図する分離信号間の相関の程度、および意図する分離信号の指向性を維持するために、空間パラメータから算出される。しかしながら、（３０２）の詳細については本発明の範囲外である。
【０００７】
図４は、単一オールパスフィルタ（４００）のインパルス応答を説明する図である。残響は、指数的に減衰する（４０１）。フィルタ係数ａが小さいと、減衰時間は短縮され、逆も同様である。オールパスフィルタの変換機能は以下のように示される。
【数１】
2007025290.tif 000003
【０００８】
本発明の目的は、オールパスフィルタ（４００、３０１）を適応的に変化させることである。それによって、Ｍの信号特性により合致するＭrevが生成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
先行技術において、オールパスフィルタは、信号の特性に関わらず、それぞれのスペクトルバンドに対して固定されている。先に述べたように、オールパスフィルタによって生成された無相関信号は、残響の有限時間によって特徴付けられている（４０１）。この残響時間は常に好ましいものではなく、特にダウンミックス信号が支配的な音成分を含む場合には好ましくない。過剰な残響は、このような信号に、好ましくない「リンギング効果」や共振の外部感覚を引き起こす。一方、チャンネルごとに聴いた場合、同じ様に聴こえる信号は、「間隔を置く」ような強い残響が必要であるかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ダウンミックス信号においてトーナリティ等の信号特性を検出することを提案し、残響を維持するか抑制するかというオールパスフィルタの応答を調整する。図５は、本発明の一般原理を説明する図である。トーナリティ検出器（５００）は、ダウンミックス信号の支配的な音の有無を決定し、その情報を調整パラメータに変換する。追加モジュール（５０１）は、この調整パラメータを処理するので、連続する音声フレームを大幅に超えることはない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、空間音響符号化の先行技術方法におけるチャンネル分離に用いられた無相関信号の特性を大幅に修正することを促進する。ダウンミックス信号の音特性を調べることによって、本発明は、無相関信号の残響時間を調整する。それによって、必要であれば、分離信号の音部分のリンギング感覚を抑制する。全体として、本発明は先行技術である空間音響符号化技術の音質を改善するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に示す実施の形態は、単に様々な進歩性の原理を説明しているにすぎない。ここに記載される詳細の変形は、当業者にとっては自明であると理解される。よって、本発明は、特許請求項の範囲においてのみ限定されるのであって、以下の具体的、説明的な詳細に限定されるものではないとする。
【００１３】
図６は、本発明の実施の形態１を詳細に説明する図である。最も基本的なオールパスフィルタが用いられる（６００）が、本発明はより精巧なオールパスフィルタを適用することができる。より精巧なオールパスフィルタの例は、後に述べる。
【００１４】
トーナリティ検出器（６０１）は、ダウンミックス信号における支配的な音の有無を調べる。トーナリティ検出器の多くは先行技術にみることができる。例えば、高速フーリエ交換をダウンミックス信号に対して適用することができ、支配的な音は、スペクトル中の鋭いピークによって特徴付けられるように、容易に位置付けることができる。第二の例として、スペクトル全体にわたるサブバンドを生成するために、QMF交換をダウンミックス信号に対して適用することができ、サブバンドに共通の相関技術を適用することによって、トーナリティを得ることができる。
【００１５】
トーナリティ検出器は、制御パラメータαを出力する。このパラメータは0から1の範囲にわたり、1は低いトーナリティを、0は高いトーナリティを示す。実際に、この範囲の下限と上限は、使用されたオールパスフィルタの特性に最も適するように調整することができる。残響の完全な抑制もまた、トーナリティ信号に不自然な金属音を与える「櫛型フィルタ効果」を引き起こすため、望ましくはない。
【００１６】
モジュール（６０２）は、ローパスフィルタを通してαを通過させるので、その値は音響フレームごとに大幅に変わることはない。これは、音響コーデックにおいて共通の副作用である「スイッチングノイズ」を避けたオールパスフィルタの滑らかな変化を可能にする。例えば、単純なオールパスフィルタの数式は以下のように示される。
【数２】
2007025290.tif 000004
【００１７】
ここで、α'は処理後制御パラメータ、αprevは前フレームの処理後制御パラメータ、ｐは（0、1）の間のローパスフィルタのパラメータである。
【００１８】
処理後のα'は、その後オールパスフィルタの伝達関数の係数を制御するために用いられる（６０３）。図４から容易に推測できるように、（高いトーナリティを示す）小さなα'は反響時間の短縮を引き起こす。
【００１９】
以下の例は、図７に示されるラティス‐ラダーのような、より精巧なオールパスフィルタをどのように同様の方法で制御することができるかを示している。ラティス‐ラダーはラダー部分（６００）を繰り返しカスケード接続することによって形成される（図７においては２つのはしご部分しか示されていない）。代表的なラティス‐ラダーは、
【数３】
2007025290.tif 000005
であり、ここで
【数４】
2007025290.tif 000006
およびｋnはフィルタ係数である。ラティス‐ラダーは上記数式を以下の同様の方法に変更することによって制御することができる。
【００２０】
【数５】
2007025290.tif 000007
および
【数６】
2007025290.tif 000008
【００２１】
本発明の実施の形態２として、非定常性検出器（８０３）は、図８に示されるように、ダウンミックス信号における鋭い変化を調べるために追加される。前述のように、ローパスフィルタ（８０２）の目的は、オールパスフィルタ（８００）が、音響コーデックにおいて共通の副作用である「スイッチングノイズ」を避けるために、いくつかの音響フレームにわたって滑らかに調整されていることを確認することである。しかしながら、鋭い時間的立ち上がりをもった支配的な音に対して、この切り替えノイズは聴覚音響特性的に聴こえにくくなりやすい。よってローパスフィルタ処理はバイパス接続することができ（８０４）、オールパスフィルタを瞬時に変更することができる。
【００２２】
非定常性検出器（８０３）の詳細な記載は、本発明の範囲外である。優れた非定常性検出器の多くは先行技術にみることができる。非定常性検出は、時間領域、もしくはQMF等のフィルタバンクに基づく信号交換を特徴付けるハイブリットサブバンド領域において実行することができる。一般的に、信号の短時間エネルギーの算出、および短時間エネルギーにおける鋭い変化の位置づけを伴う。
【００２３】
本発明の実施の形態３として、それぞれのパラメータバンドは固有のオールパスフィルタ、トーナリティ検出器、ローパスフィルタ、および／もしくは非定常性検出器を備えている。オールパスフィルタは、対応するトーナリティ検出器と非定常性検出器の出力に基づいて、独立に適用される。
【００２４】
本発明の実施の形態４として、トーナリティパラメータは、符号化処理において生成される。図９に示されるように、復号化処理において、トーナリティパラメータはオールパスフィルタを直接制御するために用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】空間音響符号化の原理を示す図である。
【図２】２より多いダウンミックス信号をそれぞれの信号に分離するマルチステージチャンネル分離を示す図である。
【図３】チャンネル分離の原理を示す図である。
【図４】基本オールパスフィルタとそのインパルス応答を示す図である。
【図５】本発明の基本ブロック図である。
【図６】トーナリティ検出器によりオールパスフィルタ制御を示す図である。
【図７】２セグメントオールパスフィルタラティス‐ラダーを示す図である。
【図８】トーナリティ検出器および非定常性検出器によるオールパスフィルタ制御を示す図である。
【図９】符号化処理において生成されたトーナリティパラメータによるオールパスフィルタ制御を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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